等離子態是如何形成的,等離子體產生的原理是什麼?

2021-12-20 00:40:49 字數 4903 閱讀 1686

1樓:匿名使用者

等離子態

將氣體加熱,當其原子達到幾千甚至上萬攝氏度時,電子就會被原子被"甩"掉,原子變成只帶正電荷的離子。此時,電子和離子帶的電荷相反,但數量相等,這種狀態稱做等離子態。人們常年看到的閃電、流星以及熒光燈點燃時,都是處於等離子態。

人類可以利用它放出大量能量產生的高溫,切割金屬、製造半導體元件、進行特殊的化學反應等. 在茫茫無際的宇宙空間裡,等離子態是一種普遍存在的狀態。宇宙中大部分發光的星球內部溫度和壓力都很高,這些星球內部的物質差不多都處於等離子態。

只有那些昏暗的行星和分散的星際物質裡才可以找到固態、液態和氣態的物質。

等離子體

(等離子態,電漿,英文:plasma)是一種電離的氣體,由於存在電離出來的自由電子和帶電離子,等離子體具有很高的電導率,與電磁場存在極強的耦合作用。等離子態在宇宙中廣泛存在,常被看作物質的第四態(有人也稱之為「超氣態」)。

等離子體由克魯克斯在2023年發現,「plasma」這個詞,由朗廖爾在2023年最早採用。

等離子體的性質

等離子態常被稱為「超氣態」,它和氣體有很多相似之處,比如:沒有確定形狀和體積,具有流動性,但等離子也有很多獨特的性質。

電離等離子體和普通氣體的最大區別是它是一種電離氣體。由於存在帶負電的自由電子和帶正電的離子,有很高的電導率,和電磁場的耦合作用也極強:帶電粒子可以同電場耦合,帶電粒子流可以和磁場耦合。

描述等離子體要用到電動力學,並因此發展起來一門叫做磁流體動力學的理論。

組成粒子和一般氣體不同的是,等離子體包含兩到三種不同組成粒子:自由電子,帶正電的離子和未電離的原子。這使得我們針對不同的組分定義不同的溫度:

電子溫度和離子溫度。輕度電離的等離子體,離子溫度一般遠低於電子溫度,稱之為「低溫等離子體」。高度電離的等離子體,離子溫度和電子溫度都很高,稱為「高溫等離子體」。

相比於一般氣體,等離子體組成粒子間的相互作用也大很多。

速率分佈

一般氣體的速率分佈滿足麥克斯韋分佈,但等離子體由於與電場的耦合,可能偏離麥克斯韋分佈。

常見的等離子體

等離子體是存在最廣泛的一種物態,目前觀測到的宇宙物質中,99%都是等離子體。

* 人造的等離子體

o 熒光燈,霓虹燈燈管中的電離氣體

o 核聚變實驗中的高溫電離氣體

o 電焊時產生的高溫電弧

* 地球上的等離子體

o 火焰(上部的高溫部分)

o 閃電

o 大氣層中的電離層

o 極光

* 宇宙空間中的等離子體

o 恆星

o 太陽風

o 行星際物質

o 恆星際物質

o 星雲

* 其它等離子體

2樓:匿名使用者

等離子態

物質有三種狀態:固態、液態和氣態。其實物質還有第四種狀態,那就是等離子態。

等離子態又叫做物質的第四態,它是氣體,不過其原子失去電子形成自由電子和

正離子,因為兩者的量相等因此又叫做等離子態,它可導電而且受磁場影響,熱氣體中,因為原子高速碰撞而造成電離現象,形成等離子態,太陽內部的氣體就是其中一個例子.低溫氣體,負電子和正離子會再結合,因此不會形成等離子態.在螢光燈內,存在低壓汞蒸汽及一些惰性氣體,在高電壓下,電子急劇加速, 碰撞而造成更多電子及正離子,形成等離子態,過程中汞原子被激發至激發態,由激發態躍至基態,發出電磁波,主要為紫外輻射,紫外輻射投射到管壁的熒光粉時,再轉為可見光.

為了克服氫核間的強勁排斥力而進行核熔合作用,兩氫核必須高速碰撞,而所需溫度高達千萬度攝氏,太陽內?依kao)篩膠洗頌跫?但如要發展受「控制的熱核熔合」作用,沒有容器可忍受此高溫而不熔解,利用磁場將等離子體困在磁場內,使它在高溫下進行核熔合,這方法仍未成功,仍有待進一步研究.

我們知道,把冰加熱到一定程度,它就會變成液態的水,如果繼續升高溫度,液態的水就會變成氣態,如果繼續升高溫度到幾千度以上,氣體的原子就會拋掉身上的電子,發生氣體的電離化現象,物理學家把電離化的氣體就叫做等離子態。

在茫茫無際的宇宙空間裡,等離子態是一種普遍存在的狀態。宇宙中大部分發光的星球內部溫度和壓力都很高,這些星球內部的物質差不多都處於等離子態。只有那些昏暗的行星和分散的星際物質裡才可以找到固態、液態和氣態的物質。

就在我們周圍,也經常看到等離子態的物質。在日光燈和霓虹燈的燈管裡,在眩目的白熾電弧裡,都能找到它的蹤跡。另外,在地球周圍的電離層裡,在美麗的極光、大氣中的閃光放電和流星的尾巴里,也能找到奇妙的等離子態。

除了等離子態外,科學家還發現了「超固態」和「中子態」。宇宙中存在一顆白矮星,它的密度很大,大約是水的3600萬到幾億倍。一立方厘米白矮星上的物質就有100~200公斤重,這是怎麼回事呢?

原來,普通物質內部的原子與原子之間有很大的空隙,但是在白矮星裡面,壓力和溫度都很大,在幾百萬個大氣壓的壓力下,不但原子之間的空隙被壓縮了,就是原子外圍的電子層也被壓縮了。所有的原子核和原子都緊緊地擠在一起,物質裡面不再有什麼空隙,因此物質就特別重,這樣的物質就是超固態。科學家推測,不但白矮星內部充滿了超固態物質,在地球中心一定也存在著超固態物質。

假如在超固態物質上再加上巨大的壓力,原子核只好被迫解散,從裡面放出質子和中子。放出的質子在極大的壓力下會跟電子結合成中子。這樣一來,物質的結構就發生了根本性的改變,原來是原子核和電子,現在都變成了中子。

這樣的狀態就叫做「中子態」。

中子態物質的密度大得更是嚇人,它比超固態物質還要大10多萬倍。一個火柴盒那麼大的中子態物質,就有30億噸重,要用96000臺重型火車頭才能拉動它。

巨集觀物質在一定的壓力下隨溫度升高由固態變成液態,再變為氣態(有的直接變成氣態)。當溫度繼續升高,氣態分子熱運動加劇。當溫度足夠高時,分子中的原子由於獲得了足夠大的動能,便開始彼此分離。

分子受熱時**成原子狀態的過程稱為離解。若進一步提高溫度,原子的外層電子會擺脫原子核的束縛成為自由電子。失去電子的原子變成帶電的離子,這個過程稱電離。

發生電離(無論是部分電離還是完全電離)的氣體稱之為等離子體(或等離子態)。等離子體是由帶正、負電荷的粒子組成的氣體。由於正負電荷總數相等,故等離子體的淨電荷等於零。

等離子態與固、液、氣三態相比無論在組成上還是在性質上均有本質區別。首先,氣體通常是不導電的,等離子體則是一種導電流體。其次,組成粒子間的作用力不同。

氣體分子間不存在淨的電磁力,而等離子中的帶電粒子間存在庫侖力,並由此導致帶電粒子群的種種特有的集體運動。另外,作為一個帶電粒子系,等離子體的運動行為明顯的受到電磁場的影響和約束。

根據離子溫度與電子溫度是否達到熱平衡,可把等離子體分為平衡等離子體和非平衡等離子體。在平衡等離子體中,各種粒子的溫度幾乎相等。在非平衡等離子體中電子溫度與離子溫度相差很大。

通常把電離度小於0.1%的氣體稱弱電離氣體,也稱低溫等離子體。電離度大於0.1%的稱為強電離等離子體,也稱高溫等離子體。

等離子體在工業上的應用具有十分廣闊的前景。高溫等離子體的重要應用是受控核聚變。低溫等離子體用於切割、焊接和噴塗以及製造各種新型的電光源與顯示器等。

等離子體在自然界中是普遍存在的。例如,太陽、恆星、銀河系、河外星系中的大部分星際物質都處於等離子體狀態。地球上南北極有時發生的五顏六色的極光、夏日雷雨時出現的閃電和絢麗多彩的霓虹燈、日光燈等都與等離子體現象密切有關。

等離子體產生的原理是什麼?

3樓:信通越科技

低溫等離子表面處理技術原理

低溫等離子體中粒子的能量一般約為幾個至十幾電子伏特,大於聚合物材料的結合鍵能(幾個至十幾電子伏特),完全可以破裂有機大分子的化學鍵而形成新鍵;但遠低於高能放射性射線,只涉及材料表面,不影響基體的效能。處於非熱力學平衡狀態下的低溫等離子體中,電子具有較高的能量,可以斷裂材料表面分子的化學鍵,提高粒子的化學反應活性(大於熱等離子體),而中性粒子的溫度接近室溫,這些優點為熱敏性高分子聚合物表面改性提供了適宜的條件。通過低溫等離子體表面處理,材料表面發生多種的物理、化學變化,或產生刻蝕而粗糙,或形成緻密的交聯層,或引入含氧極性基團,使親水性、粘結性、可染色性、生物相容性及電效能分別得到改善。

在適宜的工藝條件下處理材料表面,使材料的表面形態發生了顯著變化,引入了多種含氧基團,使表面由非極性、難粘性轉為有一定極性、易粘性和親水性,有利於粘結、塗覆和印刷。在電極兩端施加交流高頻高壓,使兩電極間的空氣產生氣體輝光放電而形成等離子區。電子在運動中不斷與氣體分子發生碰撞,產生了大量新的電子,當這些電子到達陽極時,就會在介質表面集聚下來而實現對錶面進行改性.

4樓:優普萊等離子體

等離子體是氣體分子在真空、放電等特殊場合下產生的獨特現象和物質。典型的等離子的組成是,電子、離子、自由基和質子。就好象把固體轉變成氣體需要能量一樣,產生離子體也需要能量。

一定量的離子體是由帶電粒子和中性粒子(包括原子、離子和自由粒子)混合組成。離子體能夠導電,和電磁力起反應。

等離子清洗/刻蝕機產生等離子體的裝置是在密封容器中設定兩個電極形成電場,用真空泵實現一定的真空度,隨著氣體愈來愈稀薄,分子間距及分子或離子的自由運動距離也愈來愈長,受電場作用,它們發生碰撞而形成等離子體,這時會發出輝光,故稱為輝光放電處理。輝光放電時的氣壓大小對材料處理效果有很大影響,另外與放電功率,氣體成分及流動速度、材料型別等因素有關。

等離子體有一些顯著的特徵:

1) 氣體產生輝光現象,常稱為「輝光放電」。由於是真空紫外光,其對蝕刻率有十分積極的影響。

2)氣體中包含中性粒子、離子和電子。由於中性粒子和離子溫度介於102—103k,電子能量對應的溫度高達105k,它們被稱為「非平衡等離子體」或「冷等離子體」。但是它們卻表現出電中性(準中性)。

3) 氣體所產生的自由基和離子活性很高,其能量足以破壞幾乎所有的化學鍵,在任何暴露的表面引起化學反應。等離子體中粒子的能量一般約為幾個至幾十電子伏特,大於聚合物材料的結合鍵能(幾個至十幾電子伏特),完全可以破裂有機大分子的化學鍵而形成新鍵;但遠低於高能放射性射線,只涉及材料表面,不影響基體的效能

等離子體可以通過直流或高頻交流電場產生。當採用交流時,只能選用電信規定的科研及工業用頻段(中頻(mf)40khz、高頻(hf)13.56mhz、微波頻率(mw)2.

45ghz),否則會干擾無線電通訊。

-------------優普萊等離子體技術專業從事等離子研發

什麼是等離子體,等離子體是什麼???

等離子體又叫做電漿,是由部分電子被剝奪後的原子及原子團被電離後產生的正負電子組成的離子化氣體狀物質,它廣泛存在於宇宙中,常被視為是除去固 液 氣外,物質存在的第四態。等離子體是一種很好的導電體,利用經過巧妙設計的磁場可以捕捉 移動和加速等離子體。物質由分子組成,分子由原子組成,原子由帶正電的原子核和...

等離子和等離子體有什麼不同,等離子和等離子體有什麼區別

等離子體又被稱為電漿 是被電離後產生的正負離子組合的離子化氣體狀物質 那如何直觀的理解等離子體呢 等離子和等離子體有什麼區別 等離子 當電離過程頻繁發生,使電子和離子的濃度達到一定的數值時,物質的狀態也就起了根本的變化,它的性質也變得與氣體完全不同。為區別於固體 液體和氣體這三種狀態,我們稱物質的這...

表面等離子體的簡介,表面等離子體的介紹

等離子清洗原理 給氣態物質更多的能量,比如加熱,將會形成等離子體。當到達等離子狀態時,氣態分子裂變成了許許多多的高度活躍的粒子。這些裂變不是永久的,一旦用於形成等離子體的能量消失,各類粒子重新結合,形成原來的氣體分子。與溼法清洗不同,等離子清洗的機理是依靠處於 等離子態 的物質的 活化作用 達到去除...